节理岩体表征单元体尺寸确定的数值模拟

从节理岩体表征单元体的力学意义出发,在通过对某物理试验结果进行模拟以验证RFPA程序模拟节理岩体强度及破裂模式具有适用性的基础上,提出一种基于RFPA数值模拟确定节理岩体表征单元体的方法。该方法基于蒙特卡洛法生成二维节理裂隙网格,实现节理裂隙的表征,将其导入岩石破裂过程分析软件中,分析节理岩体弹性模量和单轴抗压、抗拉强度的尺寸效应和各向异性,并据此确定了节理岩体的表征单元体尺寸。最后,针对某采场围岩节理面统计参数,分析讨论节理岩体的尺寸效应和各向异性,通过综合分析确定了节理岩体的弹性模量、抗压强度和抗拉强度等参数,并得出其表征单元体的尺度为6 m×6 m,这为后续的岩石力学研究奠定基础。     

焦家金矿破碎岩体岩石力学分级稳定性研究

通过对焦家金矿焦家矿区进行不同地质条件区域岩石取样,进行实验室岩石力学性质试验,分析岩石力学参数。通过采用Q系统分级法、RMR分级法和BQ分级法对矿岩体分级并进行对比,提交不同岩体分类分级,并提出在不同岩石条件下采场安全作业规格,对提高安全生产具有积极作用。     

新城金矿中段顶柱盘区回采顺序优化

针对新城金矿-580 m中段顶柱的安全高效回采问题,提出4种盘区回采顺序,对不同的回采顺序方案进行优化研究。首先,利用3GSM非接触数字扫描系统对-580 m中段采场顶板和两帮进行结构面调查,并依据Hoek-Brown强度准则得到岩体的物理力学参数;其次,构建含有巷道、假顶等在内的三维可视化模型并对回采过程进行数值模拟。最后,通过对比分析不同回采顺序条件下采场等关键部位的应力、位移的动态响应特性,并结合各方案顶板的破坏情况,确定了最优的回采顺序。模拟结果对新城金矿顶柱盘区的安全回采具有一定的参考价值。     

新城金矿Ⅴ#矿体-580 m中段顶柱采矿方法研究

针对新城金矿Ⅴ#矿体-580 m中段顶柱回采存在安全隐患的问题,提出垂直于矿体走向布置采场的上向进路充填采矿方案。介绍了开采方案的盘区及采场划分、采准工程布置、回采顺序、回采工艺和巷道掘进及顶板管理等。为了验证开采方案的正确性,运用振弦式锚杆测力计和钢尺收敛计对采场和巷道的稳定性进行了监测。结果表明所采用的采矿方法是合理的,为顶柱的回采提供了理论依据,具有重要的实践意义。     

新城金矿竖井保安矿柱的三维圈定与模拟回采

竖井周边矿体的开采对竖井的稳定性有重要影响。新城金矿Ⅺ#矿体在主竖井下部,首先应用三维软件圈定了竖井保安矿柱并统计压矿量。统计结果显示,依据规范圈定的竖井保安矿柱导致Ⅺ#矿体大部分资源不能被回采。针对这一问题,在Ⅺ#矿体与竖井三维模型的基础上,建立了FLAC3D数值计算模型,并按2种方案进行了模拟回采。数值模拟结果表明:Ⅺ#矿体保安矿柱内部矿石回采具有可行性,回采造成的塑性区主要集中在采空区周围以及充填体内部;回采将导致竖井底部变形较大、应力集中较突出,是关注的重点区域。研究结果为竖井周边矿体的开采提供了理论指导,具有重要的实践意义。     

基于水平构造应力比圈定新城金矿竖井保安矿柱初探

在以往的竖井保安矿柱圈定过程中,岩层移动角是主要的考虑因素,地应力条件则通常不被重视。而对于水平构造应力显著的矿山,在回采扰动下竖井周边易形成应力集中区,不利于竖井稳定。新城金矿水平构造应力突出,为了在圈定竖井保安矿柱时考虑水平构造应力作用,建立了竖井周边采矿的概念模型,模拟在不同水平应力条件下开采对竖井围岩变形及应力的影响。研究表明:当采空区位于竖井的最大主应力方向上时,回采具有显著的卸压作用,可以减小水平构造应力对竖井的影响,变形场主要集中于采空区周边,且竖井围岩也向采空区挤压变形;在竖井的最小主应力方向回采矿体则会加剧竖井处的应力集中,竖井围岩呈现出整体向井筒内部加剧挤压变形的趋势。在此基础上,建立了新城金矿竖井与矿体的大尺度数值计算模型,对比分析了圆形保安矿柱方案与根据水平应力比圈定的椭圆形保安矿柱方案,结果表明:针对新城金矿的地应力及矿体条件,目前保留100 m的竖井保安矿柱为较优方案。     

基于摄影测量的岩体结构面数字识别及采场稳定性分级

采场岩体结构面的分布特征是评价采场及其围岩稳定的重要指标之一。为此,借助三维数字摄影测量系统(ShapeMetrix 3D)对新城金矿-630 m中段采场岩体进行现场原位节理扫描,获取采场岩体结构产状、节理组数、节理间距、结构面线密度等参数。在此基础上,结合地应力量测及岩石力学实验数据信息,采用巴顿岩体质量(Q)分类和岩体地质力学分类(RMR)方法对新城金矿的采场稳定性进行分级,并对2种分类方法的结果进行对比分析,得出新城金矿采场上盘、矿体以及下盘的岩体稳定等级为Ⅱ~Ⅲ级,采场总体稳定性均一般或者较差。该方法有效地对新城金矿采场稳定性进行分级,为合理选择采场结构参数及采场顶板支护形式提供可靠的基础数据。     

三山岛海底金矿开采充填体与围岩变形规律的数值模拟

为合理解释三山岛金矿新立矿区海底开采充填体和围岩变形特征,建立了假二维的矿山开挖充填力学模型,并将其简化为平面应变问题。根据对充填体力学特性的研究,在模型建立过程中,对充填体采用了双屈服模型,对矿柱及围岩采用了应变硬化/软化塑性模型。利用FLAC3D数值模拟软件,并在模型中的相应位置设置位移监测点,分析了真实矿山开采过程中上下各采场充填体和围岩的移动变形规律。研究结果表明,新立矿区充填体变形主要为水平方向上的压缩变形,且具有累积效应,当充填体达到垂直方向的最大压缩量后,顶板围岩在水平构造应力作用下有向充填体上山方向滑动的趋势。     

黄金矿山回收保护矿柱引起的竖井变形预计

针对黄金矿山闭坑前“二步法”回收竖井保护矿柱问题,探讨了小方块矿层开采尺寸计算,基于采动覆岩非线性传播与克诺特影响函数法,预计了保护矿柱开采引起的竖井下沉与变形,为竖井的维修加固提供了依据,同时为深部开采竖井保护矿柱留设及周边矿体开采对竖井的影响预测提供参考方法。     

不稳固岩层地质灾害机理及对策研究

我国矿山开采中地质灾害频繁,给环境、企业、人民都带来极大的负面影响,而岩层的不稳固性在这些灾害中是很重要的因素。针对不稳固岩层开采中存在的问题,分析了主要地质灾害的机理,结合相关矿山地质灾害类型介绍了应采取的对策,参照类似矿山地质灾害实例,提出了前期新技术预测与治理相结合的反馈体系模型,为新城金矿减少不稳固岩层中的地质灾害提供了新的思路。